青少年3D打印课程第一讲：3D

3D打印被誉为“第三次工业革命的重要生产工具”，该技术被广泛应用在军事、建筑、医学、设计、制造等多个领域。2014年，NASA（美国国家航空航天局）将一台3D打印机送上空间站，探索宇航员通过打印来完成损坏或者老化零部件的更换；2015年，江苏省南京市儿童医院在国内首次运用3D打印技术，辅助治疗儿童先天性心脏病；2016年国庆节，天安门广场及长安街沿线的国庆花坛，全部采用3D打印技术；在我国的《中国制造2025》和德国的“工业4.0”中，也都把3D打印作为重要的技术支柱。

在2013年美国新媒体联盟发布的《地平线报告》中，首次将3D打印技术列为教育领域未来4—5年内普及应用的创新型技术。在过去几年里，3D打印已经以信息技术拓展课或社团活动的形式，逐步走进了中小学课堂，并与STEAM教育、创客教育等有机融合，对培养青少年的信息素养、创新思维、空间想象、跨学科学习等能力，起着重要的作用。

常见的青少年3D打印软件与工具

从简单的3D打印笔到专业的3D建模软件和打印机，3D打印软件与工具已逐渐走到中小学生的身边。下面介绍几种我区教师常用的3D打印软件与工具。

小学低年级学生还没有明确的三维空间概念，3D打印笔是最简单的入门工具。它无需电脑和软件的支持，学生只要将其插上电源，安装3D打印耗材，就可以开始作品创作。但由于笔尖和挤出的塑料耗材温度可能会达到200℃，建议学生在教师或家长的陪伴下使用。

二、iPad上的3D建模App

小学高年级学生已经具备了初步的三维空间概念，也比较熟悉移动智能终端，可以使用iPad上的123D Design、Morphi、Happy 3D等App，通过拖拉、点击等操作，初步体验3D建模的过程，并在iPad上通过Wi-Fi进行作品打印。

三、PC平台上的3D建模软件

初中生已经具备一定的三维空间概念，并对计算机软件操作比较熟练，能够使用3DMax、SketchUp、3DOne等常用3D建模软件，通过使用挤出、车削、布尔运算的加减交、雕塑甚至3D扫描等方式，完成作品并进行打印。

四、3D打印机

目前市场上的3D打印机品牌、型号众多，但一般都支持主流3D软件导出的STL格式文件，使用PLA或ABS塑料作为打印耗材，能够满足教学的基本需求。

3D打印与STEAM教育、创客教育的关系

STEAM教育将技术与工程、艺术、数学结合，旨在打破常规的学科界限，通过综合应用解决实际问题，培养综合性的人才。3D打印技术是科学发展的产物，3D建模的过程需要信息技术的支持，打印出来的作品往往用于解决工程类的问题。3D设计的过程中，还要注意作品的美观与艺术性。3D建模的过程能够帮助学生建立起数学立体几何的空间概念，是实践STEAM教育的一个有效途径。

3D打印在教育领域的开展现状

目前，3D打印已经引起了国内外教育界的高度重视，自笔者2014年初第一次使用3D打印机以来，短短三年的时间，国内不少中小学都已经购置了3D打印机，并建有相应的创新实验室。北京、上海、深圳等发达地区的学校，还自主开发了不少3D打印校本课程，青岛市在2015年底提出了3年内所有中小学校全部开设“3D打印课”的目标……国内一些重大的学生信息技术竞赛活动，比如全国中小学电脑制作活动、全国中小学信息技术创新与实践活动等，均把3D创意设计、3D创新作品等列入比赛项目。此外，3D打印技术还能帮助其他学科教师，设计、定制、打印出所需要的教具或模型。

实施3D打印课程的建议

首先，根据笔者的经验，一个3D打印作品从灵感出现到打印完成，往往需要4—6个课时，建议在实施3D打印课程时以项目活动的形式开展，将项目实施与应用信息技术解决实际问题的过程融合起来；学生组成小组，从实际需求出发，提出创意设计，上网搜索资料，理解模型构成，学习软件使用，不断调试修改，形成个性化作品，并最终打印成型，分享交流。

最后，在3D打印课程实施过程中，教师要以学生为主体，尽量杜绝教师提供样例、学生依葫芦画瓢的现象，要注重激发学生的创新意识、创造思维、创意设计，尊重学生创意，帮助学生实现创意，从而培养出符合数字时代要求的学生创客。

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